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Web Log Teil 314: 2.3.2013 - 7.3.3013

2.3.2013: Der teuerste ISS-Transporter ist....

... natürlich der billigste. Das erinnert mich an eine Weisheit: "Ich bin zu arm um mir billig leisten zu können". Ja und so scheint es zu sein. Da sagte doch Gwynne Shotwell, Präsidentin von SpaceX als sie nach der Nutzlkast geraft wurde "xxxx kg of pressurized cargo, xxx kg of unpressureized cargo - thats upmass and xxx kg of downmass these are 2.400 kg multiply 12 is  greater than 20 tons". Und kein NASA Vertreter hat in der Pressekonferenz Widersprochen. Netto sind es übrigens nur 868 / 1210 kg.

Also scheinen die damit tatsächlich durchgekommen zu sein. Zum einen zählt die Verpackung mit zur Nutzlast (beim ATV wird sie nicht dazugezählt und separat ausgewiesen) und dann auch noch die Downmass, die auch beim ATV und HTV nicht mitgerechnet werden. Damit kann man doch einen Preisvergleich machen;

Transporter Upmass Downmass Kosten Preis pro Kilogramm
ATV 1 Jules Verne 4.557 kg + 1070 kg Verpackung 1.080 kg 350 Mill Euro 52.184 €/kg
ATV 2 Johannes Kepler 7.091 kg + 1070 kg Verpackung 1.200 kg 420 Mill. Euro 44.867 €/kg
ATV 3 Edoardo Amaldi 6.595 kg + 1.370 kg Verpackung 1.339 kg 450 Mill. Euro 48.363 €/kg
HTV 1 4500 kg 1.624 kg 320 Mill. $ 52.225 $/kg
HTV 2 6.000 kg ? 300 Mill $ <50.000 $/kg
HTV 3 4.600 kg ? 310 Mill. $ <67.390 $/kg
Dragon COTS 2/3 525 kg 665 kg -  
Dragon CRS1 454 kg 905 kg 133 Mill $ 97.862 $/kg
  1.049 kg 1.370 kg 133 Mill $ 54.984 $/kg

Die Progress kann man nicht dazu nehmen, weil die Startpreise schon etliche Jahre alt sind und in Russland alles sehr teuer durch die Inflation wurde. Noch was fällt auf: Müll wird bei den anderen Transportern kaum entsorgt, scheint aber die Hauptaufgabe der Dragon zu sein. Wenn man die ATV und HTV mit 6.595 und 6.000 kg Müllkapazität voll nutzen würde, dann wären die noch billiger, das ATV würde so leicht Preise unter 29.000 Euro/kg oder 37.600 Dollar/kg erreichen, wäre also erheblich billiger als die Dragons.

Ja so ist es wenn man in den USA ist - erst wird subventioniert, dann zahlt die NASA 85% des bisher ausgegebenen Geldes (offizielle Zahlen vom COTS 2+ Flug) und dann rechnet man zur Nutzlast noch Verpackung drauf und die Downmass auch, damit man jedes Kilo doppelt zählt. Die Partner werden dagegen abgezockt: wie bekannt wurde als die ESA ankündigte keine ATV mehr zu produzieren, entspricht die ESA Beteiligung an der ISS einem Kostenfaktor von 150 Mill Euro/Jahr wenn wir das bezahlen oder einem ATV alle 16 Monate, der natürlich mit 450 Mill. Euro erheblich teurer ist. Für 150 Mill. Euro würde die NASA von SpaceX aber gerade mal nach Vertrag 2.440 kg transportiert bekommen. Ein ATV transportiert aber mit Verpackung und Müll rund 9.500 kg also fast das vierfache und er könnte wenn er voll mit Müll waäre rund 14855 kg transportieren, also das sechsfache. Dieselbe Leistung von SpaceX ist der NASA also das sechsfache dessen Wert was sie von der ESA verlangt!

Das erinnert mich zu gut an die D-1 Mission die auch mal so preiswert sein sollte und dann 400 Millionen DM kostete, weil plötzlich das Shuttle um ein vielfaches teurer wurde. Aber mit Nationen die auf Biegen und Brechen unbedingt bemannt ins all wollen kann man es ja machen.... Ich vermute das Servicemodul für die Orion wird natürlich auch nicht mit den realen Kosten gerechnet sondern eben nur mit 150 Mill. Euro pro Jahr - über 3v Jahre um die es geht sind das 450 Mill. Euro, es wird mit Sicherheit teurer werden.

Wenn wie es zum Zeitpunkt des Blogs (21:45, 1.3) nicht so aussieht, als würden sie die drei Triebwerksblöcke (Mindestanforderung der NASA) hinbekommen, und die Dragon landen muss, was zählt dann denn bei der NASA? Bei SpaceX würds mich nicht wundern, wenn sie nur en Startversuch schon zählen ("War ja bis auf die Ankopplung alles dabei...") oder bei dem was bisher so lief eher zu erwarten, ab morgen gibt es neue Sicherheitsregeln - Ankoppeln darf man auch mit zwei Blöcken. Das wird wohl erst aufhören wenn eine Dragon in die ISS gerammt ist. Progress M-35 lässt grüßen.

Lustig war die Preflight-Pressekonferenz auch bei der Begründung, warum man keine Aufklärung über den Triebwerksausfall geleistet hat: Wie man das herausfindet und den Fehler einkreist, das seien höchst sensitive Daten die man nicht veröffentlichen kann weil die Chinesen davon profitieren. Äh Chinesen? Die haben keine Fehlstarts (im Gegensatz zu SpaceX) und ich will auch nicht wissen wie ihrs rausgefunden habt sondern nur was die Ursache war. Passt auf das euch nicht Nordkoreaner die Technologie stehlen ... (obwohl wenn ich da an die vielen Fehlstarts der Falcon 1 und Unha denke, vielleicht ists gerade anders rum - Spacex hat die Ingenieure von Nordkorea übernommen oder lässt dort sogar fertigen um Kosten zu sparen...)

3.3.2013: Kanzler dürfen nicht die Wahrheit sagen

Das wissen wir seit letzter Woche, als Peer Steinbrück die neuen Machthaber in Italien als "Clowns" bezeichnete. Nach Leutheusser-Schnarrenberger ist dann "Fremdschämen" angebracht. "Mit solchen Äußerungen qualifiziert sich Steinbrück fürs Unterhaltungsfernsehen, aber nicht fürs Kanzleramt." Unions-Fraktionsvize Michael Meister (CDU) erklärte, Steinbrück schade dem Ansehen Deutschlands.

Hmm wenn ich an Fremdschämen bei Politikern denke, dann eher an Rössler mit seinen peinlichen Witzen. Den würde ich auch als Clown bezeichnen, pardon, inzwischen beschweren sich ja schon Clowns damit mit Berlusconi verglichen zu werden. ;einer Ansicht nach ist die Äußerung noch geschmeichelt, Berlusconi würde ich als alten, sexgeilen, den Staat korrumpierenden Sack bezeichnen. Clown ist da definitiv zu verharmlosend. Und wie kann es dem Ansehen schaden, wenn jemand das mal anspricht? Meiner Meinung nach schadet man dem Ansehen wenn man die Wahl dieser Unfähigen / Selbstbedienern verharmlost oder nicht kritisiert. Wenn die Wahl Schaden für Europa bringt weil diese Leute Italien noch weiter in die Scheisse reiten, dann muss man das auch sagen und wenn man das nicht tut, dann schadet man dem Ansehen Deutschlands

Aber das ist leider die Realität: wenn heute ein Politiker die Wahrheit sagt, dann wird er dafür abgewatscht. Ich glaube der letzte der das getan hat war Helmut Schmidt. Bei Helmut Kohl ging es ja schon los mit substanzlosen Worthülsen wie "geistig moralische Erneuerung" (steht das für Schwarzgeldkonten?) oder Lügen wie "Die Rente ist sicher" (nur solange sich der Staat den enormen Zuschuss zur Rentenkasse leisten kann und das kann er inzwischen immer weniger).

In den letzten Jahren ist das inflationär geworden. Mal war die Regierung für Atomenergie, dann plötzlich dagegen. Das ist dann keine Lüge? Da wird erst angekündigt alles was Schröder gemacht hat (Harz-IV, Ökosteuer) abzuschaffen, dann passiert nichts und damit die Sätze für Harz-IC erhöht werden brauchen wir ein Bundesverfassungsgericht und die Ökosteuer / Umlage für Solarstrom wird laufend erhöht. Und dass inzwischen in Berlin auch keiner mehr so recht Stuttgart 21 vollenden will, darf man natürlich auch nicht sagen - zumindest bis zur Wahl. Klar wird auch in kleineren Dingen nur scheibchenweise mit der Wahrheit rausgerückt, so wann der Großflughaven in Berlin fertig wird und was das kostet, oder wenn man in Hamburg ist ihr komisches Konzerthaus (Name gerade vergessen), das irgendwann mal fertig wird und jetzt schon um ein vielfaches teurer war als geplant (warum leisten sich eigentlich immer nur Städte die pleite sind solche Großbauprojekte? Bremen fängt nun einen Haven an den keiner braucht und ist auch nicht gerade flüssig...)

Natürlich ist in einer solchen Regierung in der nur noch gelogen wird, jemand der die Wahrheit sagt nicht qualifiziert fürs Kanzleramt. Das ist ja wie wenn ein Vertreter an der Haustüre sagen würde ("das ganze bekommen sie auch für die Hälfte des Preises im nächsten Laden", der ist auch nicht geeignet für den Job. Und weil die gewählt werden die am meisten versprechen, sieht es nicht so schlecht für unsere Bundesregierung aus. Nur der FDP nimmt man es übel, obwohl CDU und CSU nicht besser sind und ohne die werden keine Gesetze beschlossen.

Ich wage zu prophezeien, dass im nun bald startenden Bundestagswahlkampf uns wieder einiges versprochen wird: sinkende Steuern, Ökostromwende ohne Mehrkosten, ein ausgeglichener Staatshaushalt und und und.

4.3.2013: Ideen für die SLS

Nun soll also anstatt der Ares V die SLS gebaut werden, in der ersten Version auf 70 t Nutzlast in einen Erdorbit beschränkt. Die Frage ist, was macht man mit einer solchen Rakete? Nun man könnte viel machen. Auf die heutige Idee bin ich bei der Suche nach Daten zur SLS gestoßen. Da schlug jemand vor den Treibstofftank einer Ares V Oberstufe zu einem bemannten Labor umzubauen, so wie es das schon mal gab - da hieß das ganze Skylab.

Daher mal ein Plan für eine ISS-Nachfolge nur für die USA. Er ist eigentlich ganz einfach: Er besteht aus standardisierten Modulen, nur etwas größer als bei der ISS und wirklich nur aus diesen Modulen, ohne sonstige spezielle Koppelmodule oder den Truss. So braucht man nicht 37 Versorgungsflüge um eine Raumstation aufzubauen, sondern nur zwei oder drei.

Basis ist ein Modul mit 7,00 m Durchmesser und 13 m Länge. Es hat ein Volumen von 500 m³. Die Größe habe ich aus den bekannten Daten des OWS von Skylab abgeleitet unter der Annahme einer identischen Einrichtung (mit CFK-Werkstoffen ginge es sicher heute leichter). Es hat an der Außenseite zwei Solarpanel von 12 x 24 m Größe die anfangs 150 kW Strom liefern. An den Enden des Zylinders befinden sich je ein CBM-Adapter. es wiegt so rund 60 t.

Die Basis-Raumstation besteht aus zwei Modulen. Das eine hat am vorderen CBM noch einen Kopplungsadapter in Form eines kleinen Zylinders, angelehnt an den MDA von Skylab, der 10 t wiegt und fünf Kopplungspunkte (einer Axial, vier Radial) aufnimmt. Das zweite Modul trägt am zweiten CBM ein Servicemodul, abgeleitet von einem US-Transporter mit größeren Treibstofftanks.

Das erste Modul ist ein kombiniertes Vorrats/Wohnmodul, das zweite ein Forschungsmodul. Beide sind durch Zwischenböden in drei Stockwerke unterteilt.

Startfolge:

Zuerst startet das Wohnmodul mit dem Kopplungsadapter, dann das Forschungsmodul. Danach kommt die erste Besatzung, die nun nicht sofort ankoppelt, sondern die Kopplung dirigiert indem sie sie aus der Nähe verfolgt und Steuerbefehle an das zweite Modul gibt. Nach erfolgter Kopplung kann die Besatzung die Station betreten und mit dem restlichen Treibstoff wird die Bahn etwas angehoben, danach das Servicemodul abgetrennt.

Die Basisstation sollte mit 1000 m³ Volumen schon mehr Raum als die ISS haben und Platz für 10 Personen bieten (100 m³ pro Person, so viel wie in Skylab, das im Gegensatz zur ISS als "geräumig" beschrieben wurde). Das reicht aus für einen CCDev Transporter mit 7 Astronauten. Sollte die NASA weiterhin zwei Unternehmen fördern, oder das MPCV bauen, so kann man es um weitere Module erweitern. Jedes Modul mehr bietet Platz für 5 weitere Personen. (dann kombinierte Wohn/Labormodule). Drei Module also genügend Platz für zwei CCDeV/MPCV Transporter und vier genügend für drei Transporter. Dann sind immer noch zwei Kopplungsstellen für die beiden Versorger Dragon und Cygnus frei.

Vorteile:

Der Aufbau geht schneller und kostengünstiger als mit dem Shuttle viele kleine Module, Innenausstattung und Solarzellen zu transportieren. ein Modul hat seine eigene Stromversorgung sodass diese "mitwächst". Analog könnten Umweltkontrollanlagen (Wasserrückgewinnung, Sauerstoffgeneration) in jedem Modul eingebaut sein, sodass die Station mit jedem Modul linear wächst.

Es ist deutlich geräumiger als in der ISS: auch wenn das nicht oberste Priorität ist, so ist von dem nominellen Volumen der ISS sehr viel von Racks belegt. In den Modulen sind von 4,4 m Außendurchmesser noch etwa 2 m übrig. Dabei gibt es keinen dezidierten Mannschaftsbereich, da das einzige dafür gedachte Modul Sparmaßnahmen zum Opfer fiel. Zwischenböden erlauben es den Raum besser zu nutzen indem man Racks zusammenstellen kann, es weniger Platz an den Wänden gibt der durch die Zylinderform (runde Wand) nicht nutzbar ist.

Der Aufbau kann beliebig weit vorgesetzt werden. Es wäre auch eine Private-Gouvernement Partnership möglich, indem man z.B. ein Modul von Bigelow andockt. In dieser Dimension macht übrigens ein aufblasbares Modul keinen Sinn, da man bei Bigelow alles, was fest montiert sein muss, nur in der Mitte in einem starren Zylinder montieren kann - die Station bietet viel Platz, aber er ist nur begrenzt nutzbar. Sie ist somit eine Alternative zu kleinen Modulen wie auf der ISS, in denen es eng ist, doch nicht für ein großes Modul, dass mit Zwischenböden und damit einer Inneneinrichtung jenseits der Wände viel mehr Möglichkeiten bietet.

Hauptvorteil: Die ISS kann 2020 ausgemustert werden. Dann werden die ältesten Module schon 22 Jahre auf dem Buckel haben und es ist zu erwarten, das man kostenintensiv neue bauen muss. Die USA haben dann auch endlich ihre eigene Raumstation ohne Russen die unerwünschte Touristen an Bord bringen oder Japaner und Europäer die viel bessere Versorgungstransporter bauen und derzeit zur Schande der USA die Station fast ausschließlich am Leben halten. Vor allem kann man auf der ISS die sieben Astronauten die beide geplante CCdev Transporter (CST-100 und Dragon) transportieren können nicht unterbringen, außer die Russen würden ihre Flüge komplett einstellen, was unwahrscheinlich ist (eher werden sie noch mehr ungeliebte Touristen transportieren). Sollte dann mal die 130 t SLS kommen, so kann man entweder ein Modul verlängern, oder wenn es schon mal Serienbauweise gibt gleich zwei direkt beim Start aneinandergekoppelt starten.

Nachteil: Man braucht die SLS und die Module müssen entwickelt werden. Sie könnten aber in Kleinserie wesentlich preiswerter als die ISS kommen. Daneben hätten nun auch CCDev und MPCV einen Zwecke, denn wie schon gesagt die ISS ist zu klein für CCDev Transporter und das MPCV darf sie nicht anfliegen, weils ja keine Konkurrenz bilden soll...

5.3.2013: Danke Frau Aigner

Jeden Tag schaue ich nach meinen Buchverkäufen, und wenns auch allgemein mies aussieht, so ist doch ein Titel da, der macht mir richtig Freude: "Zusatzstoffe und E-Nummern", mit nun 76 verkauften Exemplaren in zwei Monaten. Das sind bei 17 Titeln 30% des Umsatzes, anstatt der rein rechnerischen 6%. Zwar laufen die Ernährungstitel immer besser als die Raumfahrtbücher, aber das gerade dieser Titel so gut läuft, das habe ich Ihnen, leibe Frau Aigner  zu verdanken.

Noch nie hatten wir eine Verbraucherministerin mit so vielen "10 Punkte Plänen" wie jetzt und noch nie hatten wir so viele Lebensmittelskandale wie jetzt und das alles sensibilisiert natürlich die Verbraucher die wissen wollen wo etwas drin ist und was es für Wirkungen hat und das sorgt bei mir für Umsatz.

Es wäre ja relativ einfach dem abzuhelfen, indem man eben keine 10 Punkte Pläne beschließt sondern nur zwei: Mehr Personal einstellen und mehr Kontrollen durchführen. Man könnte auch anstatt ein Verbraucherportal zu schaffen die Kennzeichungspflicht verschärfen, sodass Werbung mit Selbstverständlichkeiten, unleserliche oder extrem klein geschriebene Angaben auch juristisch verfolgt werden.

Tatsache ist, dass es ein Bärendienst war, der CSU das Verbraucherministerium zuzuschanzen. Obwohl Bayern eigentlich inzwischen mehr von Industrie geprägt ist, haben die Bauerverbände in dem Freistaat viel zu sagen. Jahrelang kamen die meisten Spitzenvertreter des bundesdeutschen Bauernverbandes aus Bayern, bei den früheren Regierungen war das Agrarministerium immer fest in CSU Hand und nun ist es eben das Verbraucherministerium, weil es das Ministerium "Landwirtschaft und Forst" nicht mehr gibt. Das Dumme nur: da müssen sie nun nicht 200.000 Bauern, sondern 82 Millionen Verbraucher vertreten und das scheint irgendwie nicht bei der CSU angekommen zu sein. Schon unter Seehofer blockierte die deutsche Regierung Vorstöße des EU-Parlaments die Grenze für gentechnisch veränderte Zutaten in Bioprodukten von 5% abzusenken. Bei Seehofer gab es nach Gammelfleischskandal so zahnlose Tiger wie das Verbraucherinformationsgesetz, bei dem ARD-Reporter als die 5 Monate nach dem Skandal nachhakten immer noch keine Auskunft bekamen.... Und nun wird das Lebensmittelrecht "verschärft", man darf nun informieren, muss aber nicht. Leute, Behörden kommen mit "Man darf" nicht zurecht, die machen mur was sie müssen, denn wenn man was darf übernimmt man Verantwortung und könnte ja dafür belangt werden.

Ich glaube ich warte mal die Bundeswahl ab und wenn die CDU/CSU wieder an der Regierung ist, überlege ich mir den Entschluss keine Bücher mehr zu schreiben. Bei Frau Aigner als Ministerin könnte man eine ganze Reihe auflegen so wie "Die großen Lebensmittelskandale und wie sie sich schützen" oder "Alles Gift oder?" ....

Politisch inkorrekte Raketen

Etwas spät wurde das Rätsel doch aufgelöst, man muss eben wissen wo es auf meiner Website steht oder Google mit "Site:www.bernd-leitenberger.de" bemühen. Ich nehme das mal zum Aufhänger für einen Artikel und zwar das traurige Kapitel "Ausgemusterte ICBM als Satellitenträger". Das Dod hat nacheinander die Jupiter, Thor, Atlas D-F, Titan I und Titan ausgemustert. Nach dem Startabkommen mussten sie auch noch 40 Peacekeeper und 200-200 Minuteman abbauen und dann gibt es sicher noch etliche Polaris und Trident Raketen.

Die Nutzlasten de unveränderten ICBM sind recht unterschiedlich und liegen zwischen 300 kg und 4200 kg, die Mittelstreckenraketen brauchen in jedem Falle eine Oberstufe um einen Orbit zu erreichen.

Die ersten ausgemusterten Raketen die als Trägerraketen eingesetzt wurden waren die Thor. Von 60 ausgemusterten Trägern wurden 31 von 1965 bis 1980 als Trägerraketen getestet, darüber hinaus wurden zahlreiche für Wiedereintrittsversuche verwendet.

Es folgte die Atlas. Die Atlas D wurde nur für ballistische Versuche eingesetzt, die Atlas E+F wurden zum größten Teil (82 der 99 stationierten Träger) zur Norton Air Force Base gebracht, dort wurden sie zuerst modernisiert und für eine Langzeitlagerung vorbereitet, dann sukzessive mit Oberstufen ausgestattet, je nach Nutzlast und bis 1995 gestartet. Und hier kommt auch Colonel Poor ins Spiel: Er ordnete Anfang der siebziger Jahre die Verschrottung von 35 Atlas F an, die von einem Bulldozer plattgemacht wurden. Er bekam eine Auszeichnung für "Vorrausschauendes Handeln", schließlich sparte das 3.000 Dollar Instandhaltungskosten pro Stück, pro Jahr also über 100.000 Dollar!

Das passte auch in die politische Landschaft: in weniger als zehn Jahren würde das Shuttle starten, und dann sollte man noch militärische Raketen nutzen - wie politisch unkorrekt. Man ließ so viele übrig dass man in jedem Falle noch bis zum Shuttle mit ihnen auskam.

Dann kam 1986 und plötzlich schwanden die Vorbehalte gegenüber den "politisch unkorrekten" Trägern. Da es aber nun leider an Atlas fehlte, musste man umdisponieren. eine Nutzlast wich auf eine Atlas H aus, für die anderen fand man eine Lösung: Titan II Träger die man nun auch nach 20 Jahren in den verdienten Ruhestand schickte. Der Umbau von 14 Trägern kostete das DoD 659,3 Millionen Dollar mithin 47 Millionen pro Stück. Eine Atlas kostete 15 Millionen plus 20 Millionen Fixkosten pro Jahr, bei 8 weiteren Jahren (die letzte Titan startete 2003), hätte man also 300 Millionen Dollar eingespart.

Das es nur 14 Stück waren die umgerüstet wurden, das verdanken wir McDonnell Douglas. Das Unternehmen machte erfolgreich Stimmung gegen die Titan, weil es in ihr eine Konkurrenz zur Delta II sah - eine Titan II hatte ohne Oberstufe eine Nutzlast von 4.200 kg in den Erdorbit, mit einer PAM-D 1043 kg in GTO und wenn man wie bei der Atlas zwei Oberstufen kombiniert hätte, so hätte die Rakete natürlich auch die GPS-Satelliten starten können.

Als Folge gab es 1998 ein Gesetz, den Commercial Space Act, der es im Prinzip der NASA verbietet militärische Raketen zu nutzen, außer es gäbe keine kommerzielle Alternative. Interessanterweise gilt es nicht für das DoD, dabei waren die GPS Satelliten natürlich eine Nutzlast des DoD...

So setzt das DoD die Minotaur Familie ein, die aus Minutemans und Peacekeppers besteht, die durch Oberstufen der Pegasus ergänzt wurden und die NASA muss die teurere Pegasus und Taurus kaufen. Das letzte Mal dass es dieses Gesetz in die Schlagzeilen kam war als die NASA die Minotaur V für den Start von LADEE wählte und SpaceX dagegen protestierte, weil sie die Meinung vertrat ihre Falcon 9 könnte das genauso und nach dem Gesetz müsste die NASA dann die Falcon 9 nehmen.

Das ist schon ein Trauerspiel, es ist aber nichts gegen die Tatsache, dass man die meisten Träger nicht oder nicht fachgerecht genutzt hat. Einige Beispiele: In den ersten Jahren der Raumfahrt wurden ICBM weitgehend unverändert als Träger genutzt. Das lief bei der Thor z.B. so ab: die USAF bestellte die Thor von Douglas, bekam eine ICBM geliefert und modifizierte diese - installierte neue Elektronik, änderte den Abschluss so, dass man eine Agena Oberstufe drauf montieren konnte. Dann kaufte die NASA die Rakete von der USAF, schickte sie zu Douglas wo dann weitere Änderungen wie redundante Systeme, Anpassung des Stufenadapters für die Aufnahme der Delta Stufe und eine andere Steuerung installiert wurde.

Das umständliche Spiel hätte man auch mit den ausgemusterten Thor machen können und mit den damals eingesetzten Agena Oberstufen wäre die Nutzlast dann nicht bei 513 sondern 730 kg gelegen.

Bei den Atlas ist der Unterschied noch größer: Eine Atlas Agena transportierte rund 2270 kg in einen SSO, eine Atlas F mit Oberstufe maximal 1.100 kg. Bedenkt man, dass die ersten Atlas Centaurs auch umgebaute Atlas D waren, dann wären es mit der Centaur Oberstufe sogar 4.500 kg in LEO gewesen.

Noch mehr Möglichkeiten gibt es bei der Titan II. Schon in den sechziger Jahren wurde eine Titan Centaur untersucht. Die zweite Stufe wäre durch eine Centaur ersetzt worden, das geht wegen des gleichen Durchmessers ohne große Probleme - 5.700 kg in den LEO, 1,5 t zum Mond oder 1,8 t in einen GTO - Schwups hätte man sich 54 Delta II mit einem Gesamtwert von etwa 3-4 Milliarden Dollar einsparen können. Etwas hätten die 54 Centaur Oberstufen natürlich gekostet, aber nimmt man die Preisdifferenz von Delta III und Delta II, dann wären das maximal 1 Milliarde Dolar gewesen,

Andere Typen hat man gleich verschrottet und gar nicht erst einen Einsatz erwogen, so die die 45 Jupiter (in der Leistung etwas schlechter als eine Thor) und die 54 Titan I (in der Leistung etwas schlechter als eine Atlas). Russland macht es besser, dort kann man ausgemusterte RS-36M (Dnepr) und UR100 (Rockot) als Satellitenträger buchen und das Geschäft mit ihnen lief auch wirklich gut. 36 Starts gab es alleine von diesen beiden Trägern. Dann kommen noch ein paar anderer Typen dazu. zusammen erheblich mehr Starts als die gesamte Minotaur Familie, Taurus und Athena zusammen. Tja die USA haben eben einfach zu viel Geld. Anders kann man es sich nicht erklären, warum man es so zum Fenster rausschmeißt.

Einige Nützliche Links über die Verschrottung der Atlas F und die Diskussion über politisch inkorrekte Träger.

10.3.2013: So macht mans richtig ....

... wenn man bemannte Raumfahrt an die Öffentlichkeit bringen will. Ich lese gerade das Buch "Space Shuttle Challenger" durch und vielleicht mache ich mal eine Buchkritik, wenn ich fertig bin, aber da kam mir die Idee zum letzten Weltraumrätsel, das natürlich gleich der Erste richtig auflöste: In der Tat wurde der Astronaut John-David Bartoe am häufigsten bei Vorträgen auf die Tatsache angesprochen, dass es bei der Mission STS-51F als "Experiment" von Coa Cola und Pepis Getränkespender gab, die "carbonisierte" Erfrischungsgetränke im All produzieren sollten.

Ihr werdet es nicht glauben, aber als an Technik interessiertem, war mir das völlig neu. Ohne bei Google nachzuschauen wäre mit bei STS-51F sofort eingefallen, dass es die einzige Mission war, bei der ein Haupttriebwerk vorzeitig abgeschaltet wurde. (Später als Sensorfehler erkannt, derselbe Sensorfehler zeigte auch beim Ende der Brennzeit bei einem anderen Triebwerk zu hohe Temperaturen in der Turbopumpe an und dieses wäre dann, wenn die Mission nur einige Sekunden länger gedauert hätte, auch noch abgeschaltet worden). Die Sensoren hatten übrigens schon bei drei früheren Missionen Probleme gemeldet, zum Abschalten kam es weil diesmal auch der zweite Redundante Sensor falsche Werte lieferte. Die Challenger ging nahe an einem TAL Abbruch vorbei (Landung in Spanien) und erreichte mit dem längeren Betrieb der beiden anderen Haupttriebwerke einen niedrigen Orbit. (ATO: Abort to Orbit).

Wie ich dem Buch entnehme gab's auch schon vorher einen Redudant Set Launch Sequencer (RSLS), einen Startabbruch nach Zündung der Haupttriebwerke, aber vor Zündung der SRB. Ich bin kein Space Shuttle Experte, aber ich denke es ist die einzige Mission bei der es zwei Abbruchmodi gab. Ursache für den RSLS war ein Ventil für die Kühlung der Brennkammer, das zu langsam von der 100% auf die 70% Stellung wechselte.

John Baroe mit CokeIm All fiel dann eines der astronomischen Teleskope, die die Sonne beobachten sollten, nach 8 Stunden aus, das von der ESA entwickelte und erstmals erprobte Feinausrichtungssystem für Spacelab-Paletten, welches diese 36-mal genauer als der Orbiter auf 2 Bogensekunden genau auf die Sonne ausrichten sollte, überhitzte sich zur Missionsmitte (wahrscheinlich durch den zu niedrigen Orbit durch den ATO und dadurch verstärkte Erhitzung der Nutzlastbuch durch IR-Strahlung der Erde). Die Besatzung musste laufend manuell nachkorrigieren.

Die Spacelab-Experimente im Druckmodul die sich vor allem um Materialwissenschaft drehten funktionierten alle.

Aber interessiert das die Öffentlichkeit? Nein, interessant war nur welche Cola im All besser schmeckte. Coca Cola wollte mehr als P&R Maßnahme, als Experiment eine Station mitfliegen lassen, die Cola mit Kohlensäure versetzt und ob dies auch im All funktioniert. Pepsi bekam Wind davon und wollte natürlich auch ein solches Experiment fliegen lassen. Was macht die NASA? Damit sich keiner beschweren kann, wird das Coca Cola Experiment verschoben bis Pepis fertig ist und beide fliegen bei der gleichen Mission... Das war damals auf den Höhepunkt des Colakriegs indem sich Pepsi und Cola mit immer teureren Spots und immer prominenteren Stars wie Michael Jackson bekriegten.

Was schmeckt nun besser? Nun die NASA war schlau, eine !2-Stunden-Schicht bekam nur Pepsi, die andere nur Cola. John-David Bartoe der in der Cola Gruppe war, befand das das Getränk zu viel Kohlensäure hatte...

Das ist ein Beispiel wie die NASA vor Challenger alles unternahm um Publicity zu bekommen wie Senatoren und saudische Prinzen ins All zu schicken, schon von Versicherungen bezahlte Satelliten zu bergen (für die man auf der Erde erst nach Jahren Käufer fand) oder eben solche Aktionen wie die Colaspender. Dass man sich um die Probleme der Startabbrüche kümmerte, deren Ursachen schon bekannt waren (bei STS-51L kamen neue Sensoren zum Einsatz), war da Nebensache. Das war symptomatisch für die Space Shuttles vor Challenger.

Aber es wurde richtig gemacht: heute fragt man die Astronauten nach Cola, nicht nach den bedrohlichen Situationen des Flugs oder was sie gemacht haben. Das wurde komplett vergessen. Das könnte man doch aufgreifen, wie wäre es mit einem Burger Experiment an Bord der ISS? Was schmeckt im All besser Burger King oder McDonald? Oder einem Zero-G Usability Check von Samsung Galaxy und Ipad... Da gibt es doch so viele Möglichkeiten den Nutzen der ISS zu beweisen!

7.3.2013: Falcon "v1.1"

Nun da die Falcon "1.0" 'aka block Im wies früher hieß Geschichte ist, mal ein kleiner Ausblick auf die Falcon "v1.". Betrachten wir das mal genauer. Fangen wir mit der Bezeichnung an. Es ist ja das erste Mal, dass man Versionsnummern bei Raketen einführt. Das ist ungewohnt. Nun müssen nicht unbedingt Nummern viel versprechen. Denken wir an die Nummerierung der Delta Serie wo jede Generation eine neue Nummer erhielt, auch wenn das nur wenig an der Nutzlast änderte, weil die Verbesserung nur inkrementell war. Oder der Übergang Atlas H/I bei der es sich um die gleiche Rakete handelte, nur etwas modernisiert, aber einmal eben von der NASA und einmal von Lockheed Martin angeboten.

Nun kommt Musk aus dem Softwarebereich und da sind Versionsnummern gängig. Zu "v1.0" vs. "v1.1" fällt mir zweierlei ein:

Nun ja, dass Nummer 1 stimmt, hat SpaceX schon beweisen. Nummer 2 ist definitiv falsch, was man an den wenigen offuiellen Daten wie man von der Rakete hat sehen kann:

  Falcon 9 "v1.0" Falcon 9 "v1.1"
Startmasse: 314 t 480 t
Schub Merlin 423 kN 654 kN
Nutzlast: 10.450 kg (real: 8.600 kg) 13.230 kg

Zuerst zur Nutzlast. Ich beziehe mich auf die von Gwen Shotwell bei der PK zum letzten Start gemachte Aussage, mehr Fracht können weil die Maximalnutzlast der Falcon 9 erreicht sei, nicht transportiert werden und den publizierten Maximalwerten für Dragon und Treibstoff. Nimmt man "mittlere" Werte und eine realistische Treibstoffzuladung (die ja für 6 t Fracht reichen muss), so kommt man sogar auf niedrigere Werte die in etwa da liegen wo die ominöse "Maximalnutzlast" der Falcon 9 V1.0 laut Users Guide (2009) liegt: 6.800 kg  Wobei ich diese schon zu niedrig halte. Die 7,6 t in 28.5 Grad LEO passen recht gut zu den auf Basis der Falcon 1 errechneten 8.200 kg.

Nun zum Konzept. An und für sich ist es ja ganz einfach: Wir strecken die Stufen, nehmen etwas schubstärkere Triebwerke und gut ist. Das Konzept ist ja nicht so neu. Thor, Atlas, Titan, Ariane alle wurden auf diese Weise in der Leistung gesteigert. Es gibt aber einen kleinen Unterschied zu diesen Trägern: Die Änderung. Die bisher massivste Änderung. die ich kenne ist die beim Übergang Ariane 3 → Ariane 4.Die erste Stufe wurden von 18,40 auf 28,40 m verlängert. Das entsprach einer Treibstoffzuladung von 55% mehr. Das war so viel, dass die Stufe ohne Booster nicht voll betankt werden konnte.

Die Gesamthöhe stieg von maximal 48,90 auf maximal 58,50 m, also gar nicht mal so viel. Wie viel stärker ist der Anstieg bei der Falcon 9: Von 48,10 auf 69,20 m. Ehrlicherweise muss man angaben, einiges davon entfällt auf die Nutzlastverkleidung die bisher nicht eingesetzt wurde. Was ist neu und was ist riskant? Nun erst mal neu ist die Nutzlastverkleidung. Nutzlastverkleidungen gelten als "unsexy", man sollte sie aber nicht unterschätzen. China verlor bei den ersten kommerziellen Starts zwei Satelliten, als die Nutzlasthüllen kollabierten. Sie waren deutlich größer als die für eigene Satelliten verwendeten und der Belastung nicht gewachsen. Beim Start von Mariner 3 schmolz die Verkleidung und blieb an der Raumsonde kleben. beim ATDA Start öffnete sich die Verkleidung nicht und blieb an der Nutzlast. Bei einem Fehlstart beim der vorletzten Zenit SL gab es den Verdacht dass die schwingende Nutzlastverkleidung die Nutzlast beschädigt haben könnte, das soll auch schon einmal vorher passiert sein.

Natürlich muss nichts passieren. Die Ariane 5 setzte eine sehr große Nutzlastverkleidung ein, die man in der Größe in Europa niemals zuvor hatte und es gab keine Probleme und die bei der Titan 3D eingeführte übergroße Verkleidung für die Aufklärungssatelliten machte auch keine Probleme. Dadurch dass die Rakete schmaler ist als die Verkleidung, werden sich hinter der allerdings turbulente Wirbel bilden, die nicht ohne sind.

Das leitet zum zweiten Punkt über: Eine um fast 50% längere Rakete hat auch eine andere aerodynamische Belastung. Auch hier fallen einem gleich einige Beispiele ein, was da schief gehen kann. Beim ersten Mercury-Atlas Flug kollabierte diese bei Durchquerung von MAX-Q - die Struktur hielt den Belastungen nicht stand und beim ersten Atlas-Centaur Flug flog ein Panel weg, die Centaur überhitzte und explodierte. Mit Sicherheit unterscheiden sich die Belastungen bei diesem Unterschied in der Länge und natürlich auch durch die andere Form durch die Nutzlastverkleidung.

Kommen wir zu den Triebwerken: SpaceX spricht ja nur von Merlin 1D, als wäre das ein Minor Upgrade. Die Erfahrung zeigt: Triebwerke werden nicht mit enormen Sicherheitsfaktoren gebaut. Warum auch, das macht sie nur unnötig schwer. Viele Triebwerke konnten leicht im Schub gesteigert werden, als man ihre Belastungsgrenzen kannte, das finden wir bei fast jeder US-Trägerrakete und die Evolution vom Merlin 1 zum Merlin 1c ging ja auch in diese Richtung. Nur sind das eben 10% mehr Schub, die ESA musste beim Vulcain 1 als man den Schub um 20% erhöhen wollte, dieses weitgehend umkonstruieren und es entstand das Vulcain 2. Das Merlin 1D hat über 50% mehr Schub, da kann man von Fug und Recht von einem neuen Triebwerk sprechen. Neues Triebwerk - neue Qualifikation. Das es ein neues Triebwerk ist, sieht man auch daran, dass der Brennkammerdruck um 50% anstieg, und es bei dem publizierten Schub/Gewichtsverhältnis trotz 50% mehr Schub nur zwei Drittel eines Merlin 1D wiegen soll.

Nun neue Triebwerke sind immer riskant, vor allem weil man am Boden nicht alles testen kann wie wir von der Ariane 5 wiesen. Bei L502 trat eine unkontrollierbare Rolldrehung auf, die zum vorzeitigen Brennschluss führte. Sie konnte am Boden nicht beobachtet werden, klar da ist das Triebwerk fest eingespannt und beim Jungfernflug des Vulcain 2 zeigte sich, dass im Vakuum die Kühlung nicht ausreichte, auch das wurde bei Atmosphärendruck nicht beobachtet da war immer genügend Luft da um es zu kühlen.

Von allen Risiken sehe ich die meisten bei dem Einsatz des Merlin !D, da neue Triebwerk immer riskant sind. Das zeigt die Erfahrung sie sind am Boden eben nur bedingt testbar. Viele Einflüsse die nur im Flug auftreten wie POGO effekte sind nicht am Boden simulierbar. Ich sehe dagegen wenige Probleme damit, dass die Rakete länger ist. Die Belastungen kann man heute durch Compzterprogramme berechnen oder auch im Windkanal verifizieren. Die letzten Versagen durch strukturelles Versagen gab es in den USA vor mehr las 40 Jahren, was allerdings nicht heist, das sie ausgeschlossen sind, vor allem wenn man wie SpaceX nichts übernehmen will was schon vor 40 Jahren solche Dinge wie stufenkolissionen verhindert....

Zur Nutzlast: Nun ich halte die Nutzlast von 13,23 t als nicht unrealistisch, sogar eher zu niedrig bedenkt man die proklammierten Rekordwerte. Zum einen kann man vergleichen mit der Zenit, die 13,74 t Nutzlast bei 445 t Startmasse hat. Die Falcon 9 1.1 ist 10% schwerer und die Nutzlast ist niedriger, obwohl sie für eine andere Bahnneigung (28 vs 52 Grad) gilt. Bedenkt man, dass die Rakete selbst ohne spezielle Optimierungen ein besseres Voll/Leermasseverhältnis als die "v1.0" aufweisen müsste (größere Triebwerke sind immer etwas leichter pro Kilonewton Schub, bei den Tanks sind die schwersten Teile die Abschlussböden, der Stufen Adapter bleibt gleich groß, während die restliche Rakete  im Gewicht ansteigt). So gesehen sind 13,23 t wenn man von der Falcon 1.0 hochrechnet eher etwas wenig.

Als sehr wenig erscheint es, nimmt man die Versprechungen von SpaceX beim Wort. Setze ich die spezifischen Impulse die angegeben sind ein in eine Berechnung , das Voll/Leermasseverhältnis von 30 zu 1 bei der ersten Stufe (für die zweite dann auf 18,6 zu 1 angesetzt, dass entspricht 30:1 nur bei dem zusätzlichen Treibstoff), dann komme ich auf 15,4 t maximale Nutzlast (5 t GTO) basierend auf den 7,18 t die nun zur ISS transportiert wurden. Nimmt man (ich halte den Wert für etwas niedrig) die von mir für die Falcon 9 berechneten 8,2 t (LEO) als Basis so wären es sogar 16,3 t in LEO und 5,4 t in GTO - beide angaben ziemlich nah an den ersten Verlautbarungen von SpaceX.

Da nun von geringeren Werten die Rede lässt auf eines schließen - man hat es wohl nicht so hinbekommen mit den angekündigten Weltrekordwerten. Setzt man dieselben Strukturfaktoren wie bei der Falcon 1.0, aber höhere spezifische Impulse (glaubhaft, da höherer Brennkammerdruck) an, so kommt man auf 12,6 t LEO und 3,3 t GTO. Während der LEO-Wert hinhaut ist der GTO Wert zu niedrig, was nur lösbar wäre mit einer zweiten Stufe mit sehr niedrigem Strukturfaktor von etwa 23,8 zu 1. (Alte zweite Stufe: 16,40 zu 1).

Das ist nicht das einzige was auffällt. Noch auffälliger ist, dass nun die Nutzlast der Heavy Variante mehr als dreimal höher als bei de "v1."  ist, sie aber nicht dreimal so viel wiegt (1400 zu 480 t). Aufgrund des sehr hohen Stufenverhältnisses sollte ohne Crossfeeding die Nutzlast deutlich absinken. Das ergibt sich aus dem Logarithmus in der Raketengleichung. Es ist besser wenn beide Stufen das gleiche Start/Brennschlussverhältnis haben als wenn es bei Stufe 1/2 groß ist und bei Stufe 2/Nutzlast klein. Setze ich konservative werte ein, so komme ich auf 32 t LEO und 11,5 t GTO Nutzlast: immerhin, die GTO Nutzlast stimmt. Aber egal wie hoch man auch optimistische Werte nimmt, selbst mit den Strukturfaktoren von 30 kommt man nicht auf 45 t LEO Nutzlast ohne Crossfeeding. Mit diesen Strukturfaktoren landet man maximal bei knapp 42 t.

Egal wie man es dreht und wendet, die Physik zeigt das irgend etwas nicht stimmt. Passen die Werte zur LEO Nutzlast einer Falcon Heavy, dann müsste die Falcon 9 mehr Nutzlast transportieren als angegeben und bei der Falcon 9 passen GTO und LEO Nutzlast nicht zusammen. Bedingt durch die zweistufige Bauweise sinkt die recht stark ab, außer SpaceX hat eine "Wunderstufe" mit extrem niedriger Trockenmasse konstruiert, dann allerdings müsste auch die LEO Nutzlast höher sein als bisher angegeben.

Aber das ist neues, den folgt man den Ausführung von SpaceX, so hätte ja schon die "v1.0" den SES-8 mit einer Startmasse von 3,2 t in den Orbit bringen können, denn ihre Nutzlast wurde ja mit 4,5 t in den GTO angegeben. Wie wir wissen braucht SpaceX für die 3,2 t aber eine neue Rakete. Wahrscheinlich werden wir wohl nie die realen Werte kennen lernen, bisher waren die Nutzlasten auf jeden Fall deutlich kleiner als angekündigt: Bei der Falcon 1 wurden maximal 180 kg transportiert (anstatt 420) und bei der Falcon 9 7.180 kg anstatt 10.450 kg.

Bleibt noch ein Resümme: wie riskant ist der neue Start. Man könnte ja zwei Extrempositionen einnehmen - völlig neue Rakete - neues Risiko oder nur Minorupgrade - kein Risiko. SpaceX vertritt das letztere, müssen sie ja denn alle Starts setzen ja auf die Falcon 1.1. Ich würde sagen dass man heute die Belastungen von Nutzlasthüllen und Strukturen berechnen kann, man kann die Abtrennung testen, das alles ist heute im Computer und Windkanal simulierbar und wenn man diese Daten nimmt kann man die Unsicherheit durch die Verlängerung ausschließen.

Es bleiben die Triebwerke, die ich als neu ansehen würde und ihr Risiko. Das ist dann nicht das gleiche wir bei einer neuen Rakete aber es ist auch kein Routinestart sondern etwas auf dem halben weg dazwischen.


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